KR101235627B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR101235627B1
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임근서
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한국과학기술원
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Abstract

실시예는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 디스플레이 장치는, 쌍안정성을 갖는 광학 디스플레이 장치로서, 기판, 기판 상에 배치되고, 전하가 선충전된 선충전 전극부, 기판 상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 변위를 갖는 구동부, 구동부와 연결되고, 구동부의 변위에 의해 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동하는 셔터부, 및 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인을 포함한다.

Description

디스플레이 장치{APPARATUS FOR DISPLAY}
실시예는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 1은 정전기력 셔터를 기반으로 한 종래의 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 종래의 디스플레이 장치는, 셔터 플레이트(40), 기둥(43) 및 엑티브 전극(41, 42)를 포함한다.
도 1에 도시된 디스플레이 장치는 힌지(hinge) 구조를 가지고 90도로 회전할 수 있는 셔터 플레이트(40)를 이용하여 온/오프 상태를 표시한다. 또한, 정전기 구동(electrostatic actuation)을 이용하여 온과 오프 상태를 변화시키고, 온 상태를 유지하기 위하여 구동전압보다 작은 전압을 인가받는다.
이러한 디스플레이 장치는 정전기력(electrostatic force)를 이용하여 구동하므로, 큰 변위를 갖기 위해 매우 높은 전압이 필요하다. 이와 같이, 디스플레이 장치의 온 상태를 유지하기 위해서는 반드시 일정한 바이어스 전압이 필요하기 때문에 디스플레이 장치를 구동하는 구동회로 측면에서도 큰 부담이 된다.
실시예는 낮은 전압에서 구동 가능하고, 구조가 단순하고, 높은 광 효율을 갖는 반사형, 투과형 및 투명형 디스플레이 장치를 제공함에 목적이 있다. 또한, 쌍안전성의 광학 디스플레이 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 광학 디스플레이 장치로서, 기판, 기판 상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 각 변위를 갖는 구동부, 구동부와 연결되고, 구동부의 각 변위에 의해 기판을 덮도록 위치 이동하는 셔터부, 및 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인을 포함한다.
기판상에 선충전 전극부를 더 포함하고, 셔터부는 구동부의 각 변위에 의해 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동할 수 있다.
신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고, 신호라인은 제1 라인을 포함하고, 신호 제어부는 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 제1 라인을 통해 구동부로 전류를 인가한다. 또한, 신호라인은 제2 라인을 더 포함하고, 신호 제어부는 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 제2 라인을 통해 셔터부로 접지 신호를 인가할 수 있다.
구동부는 압축응력을 갖는 상부층 및 인장응력을 갖는 하부층을 포함하고, 상부층의 열 팽창 계수가 하부층의 열 팽창 계수보다 큰 것이 바람직하다.
상부층은 Au를 포함하고, 하부층은 SiO2를 포함하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 반사형 광학 디스플레이 장치로서, 기판, 기판 상에 배치된 블랙 매트릭스부, 기판 상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 각 변위를 갖는 구동부, 구동부와 연결되고, 구동부의 각 변위에 의해 블랙 매트릭스부를 덮도록 위치 이동하고, RGB 색상이 표시된 셔터부, 및 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인을 포함한다.
블랙 매트릭스부 상에 선충전 전극부를 더 포함하고, 셔터부는 구동부의 각 변위에 의해 블랙 매트릭스부 및 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동할 수 있다.
신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고, 신호라인은 제1 라인을 포함하고, 신호 제어부는 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 제1 라인을 통해 구동부로 전류를 인가한다. 또한, 신호 라인은 제2 라인을 더 포함하고,신호 제어부는 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 제2 라인을 통해 셔터부로 접지 신호를 인가할 수 있다.
구동부는, 압축응력을 갖는 상부층 및 인장응력을 갖는 하부층을 포함하고, 상부층의 열 팽창 계수가 하부층의 열 팽창 계수보다 큰 것이 바람직하다.
상부층은 Au를 포함하고, 하부층은 SiO2를 포함하는 것이 바람직하다.
셔터부는 적색, 녹색, 청색이 각각 표시된 복수의 단위 셔터를 포함하는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 투과형 광학 디스플레이 장치로서, 투명기판, 투명기판 상에 배치되고, RGB 색상이 표시된 컬러 필터부, 투명기판 상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 각 변위를 갖는 구동부, 구동부와 연결되고, 구동부의 각 변위에 의해 컬러 필터부를 덮도록 위치 이동하는 셔터부, 셔터부 상에 배치된 블랙 매트릭스부, 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인, 및 투명기판 하부에 배치된 백라이트부을 포함한다.
컬러 필터부 상에 배치되는 선충전 전극부를 더 포함하고, 셔터부는 구동부의 각 변위에 의해 컬러 필터부 및 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동할 수 있다.
신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고, 신호라인은 제1 라인을 포함하고, 신호 제어부는 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 제1 라인을 통해 구동부로 전류를 인가한다. 또한, 신호라인은 제2 라인을 더 포함하고, 신호 제어부는 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 제2 라인을 통해 셔터부로 접지 신호를 인가할 수 있다.
선충전 전극부는 투명전극인 것이 바람직하다.
구동부는 압축응력을 갖는 상부층 및 인장응력을 갖는 하부층을 포함하고, 상부층의 열 팽창 계수가 하부층의 열 팽창 계수보다 큰 것이 바람직하다.
상부층은 Au를 포함하고, 하부층은 SiO2를 포함하는 것이 바람직하다.
셔터부는 적색, 녹색, 청색이 각각 표시된 복수의 단위 셔터를 포함하는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 투명형 광학 디스플레이 장치로서, 투명기판, 투명기판 상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 각 변위를 갖는 구동부, 구동부와 연결되고, 구동부의 각 변위에 의해 투명기판을 덮도록 위치 이동하고, RGB 색상이 표시된 셔터부, 및 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인을 포함한다.
투명기판상에 배치되는 선충전 전극부를 더 포함하고, 셔터부는 구동부의 각 변위에 의해 투명기판 및 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동할 수 있다.
신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고, 신호라인은 제1 라인을 포함하고, 신호 제어부는 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 제1 라인을 통해 구동부로 전류를 인가한다. 또한, 신호라인은 제2 라인을 더 포함하고, 신호 제어부는 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 제2 라인을 통해 셔터부로 접지 신호를 인가할 수 있다.
선충전 전극부는 투명전극인 것이 바람직하다.
구동부는 압축응력을 갖는 상부층 및 인장응력을 갖는 하부층을 포함하고, 상부층의 열 팽창 계수가 하부층의 열 팽창 계수보다 큰 것이 바람직하다.
상부층은 Au를 포함하고, 하부층은 SiO2를 포함하는 것이 바람직하다.
셔터부는 적색, 녹색, 청색이 각각 표시된 복수의 단위 셔터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 디스플레이 장치에서 색상은 레지스트, 잉크 또는 에탈론에 의해 구현되는 것이 바람직하다.
실시예에 따르면, 낮은 전압에서 구동 가능하고, 구조가 단순하고, 높은 광 효율을 갖는 반사형, 투과형 및 투명형 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 또한, 쌍안정성을 갖는 광학 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 정전기력 셔터를 기반으로 한 종래의 디스플레이 장치를 나타낸 도면.
도 2는 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 장치의 상면도.
도 4는 도 2에 도시된 디스플레이 장치의 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 제2 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 6은 제3 실시예에 따른 투과형 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 7은 제4 실시예에 따른 투명형 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 도면.
이하 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 단, 첨부된 도면은 실시예의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
[제1 실시예 ]
도 2는 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)의 구성 및 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 장치(200)의 상면을 나타낸 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 디스플레이 장치(200)의 상태를 나타낸 사시도이다.
[구성]
제1 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)는 광학 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)는, 기판(210), 구동부(230), 셔터부(240), 신호라인(250) 및 신호 제어부(미도시)를 포함한다.
기판(210)은 광학 디스플레이 장치를 구성하는 통상의 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(210)은 유리 기판 혹은 실리콘 기판일 수 있다.
구동부(230)는 기판(210) 상에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 단위 구동부를 포함할 수 있다. 구동부(230)는 상부층(231)과 하부층(233)으로 이루어질 수 있다. 상부층(231)은 압축응력(compressive stress)을 갖도록 구성되며, 하부층(233)은 인장응력(tensile stress)를 갖도록 구성된 것이 바람직하다. 또한, 상부층(231)의 열 팽창 계수는 하부층(233)의 열 팽창 계수보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 상부층(231)은 Au를 포함하고, 하부층(233)은 SiO2를 포함하도록 구성된 것이 바람직하다.
상부층(231)의 압축응력과 하부층(233)의 인장응력에 의해, 구동부(230)는 상부 방향으로 휘어진 상태를 갖게 된다. 이러한 상태를 디스플레이 장치(200)의 초기 상태(a)로 정의한다.
구동부(230)에 열이 발생될 경우 열 팽창이 이루어지게 되는데, 이때 상부층(231)의 열 팽창 계수가 하부층(233)의 열 팽창 계수보다 크므로, 상부층(231)이 하부층(233)보다 더 큰 길이 변화를 가지게 된다. 따라서 구동부(230)는 초기에 상부 방향으로 휘어져 있다가 열 팽창에 의해 펴지게 된다. 이와 같이 구동부(230)는 초기 상태(a)에서 펴지는 방향으로 각 변위(angle displacement)를 갖는다. 이에 따라 구동부(230)는 셔터부(240)를 위치 이동시킬 수 있게 되고, 셔터부(240)가 턴 온되어 서텨부(240)의 물리적 상태가 변화된다. 실시예에서는 이러한 상태를 디스플레이 장치(200)의 구동 상태(b)로 정의한다.
구동부(230)의 일단은 기판(210)과 연결되고, 타단은 셔터부(240)와 연결될 수 있다.
셔터부(240)는 구동부(230)의 타단과 연결될 수 있다. 또한, 구동부(230)와 연결됨으로써, 구동부(230)의 각 변위에 의해 기판(210)을 덮도록 위치 이동할 수 있다.
신호라인(250)은 구동부(230)에 전류가 인가될 수 있도록 구성된다. 신호라인(250)은 제1 라인(251)을 포함할 수 있다. 제1 라인(251)은 구동부(230)에 설치될 수 있다.
신호 제어부(미도시)는 제1 라인(251)을 통하여 구동부(230)에 전류를 인가할 수 있다. 신호 제어부(미도시)는 디스플레이 장치(200)의 구동 시 제1 라인(251)과 연결되어 구동부(250)에 전류를 인가한다. 이에 따라 구동부(250)는 제1 라인(251)을 통해 인가된 전류에 의해 열이 발생하고, 발생된 열에 의해 열 팽창이 이루어짐으로써, 디스플레이 장치(200)가 초기 상태(a)에서 구동 상태(b)로 변하게 된다.
도2 및 도4에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 디스플레이 장치(200)는 기판(210)상에 배치되는 선충전 전극부(220)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 선충전 전극부(220)를 더 포함함으로써 추가적인 구조물이나 바이어스 전압의 인가 없이 쌍안정성을 유지할 수 있다. 이때, 신호라인(250)은 셔터부(240)에 접지 신호(ground signal)가 인가될 수 있도록 제1 라인(251) 이외에 제2 라인(253)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 라인(253)은 제1 라인(251)과 마찬가지로 구동부(230)에 설치될 수 있다. 신호 제어부는 제2 라인(253)을 통하여 셔터부(240)에 접지 신호(ground signal)를 인가할 수 있다.
선충전 전극부(220)는 기판(210) 상에 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 단위 선충전 전극을 포함할 수 있으며, 단위 선충전 전극들은 기판(210) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 선충전 전극부(220)는 초기에 커패시터를 구성하며, 충전된 전하가 그대로 유지되어 있다. 이때, 선충전 전극부(220)에 선충전되어 있는 전하는 양전하 또는 음전하일 수 있으며, 본 실시예에서는 선충전 전극부(220)에 양전하가 선충전된 것을 일례로 하여 설명하도록 한다.
제1실시예에 따른 디스플레이 장치(200)가 선충전 전극부(220)를 포함하는 경우, 구동부(230)는 기판(210) 상에서 단위 선충전 전극과 소정의 거리로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 또한, 셔터부(240)는 구동부(230)의 각 변위에 의해 선충전 전극부(220)를 덮도록 위치 이동할 수 있다. 셔터부(240)가 위치 이동하여 선충전 전극부(220)를 덮을 경우, 선충전 전극부(220)와 직접 접촉되는 것이 아니라 전기적으로 절연되거나 물리적으로 이격되는 것이 바람직하다. 전기적 절연을 위해서는, 선충전 전극부(220)의 상부 혹은 셔터부(240)의 하부에는 절연층이 배치될 수 있다.
[동작]
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 구동부(240)는 초기상태(a)에서, 상부층(231)의 압축응력과 하부층(233)의 인장응력 간의 잔류응력 차이에 의해 상부 방향으로 휘어져 있는 상태가 된다. 이러한 초기상태(a)에서, 셔터부(240)는 구동부(240)에 의해 상태가 변화된다. 이때, 상부층(231)과 하부층(233) 간의 잔류응력 차이에 따라 구동부(230)의 휨 정도가 결정된다.
이후, 신호 제어부(미도시)로부터 제1 라인(251)을 통해 구동부(230)로 전류가 인가되면, 구동부(230)는 인가된 전류에 의해 열이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 열은 구동부(230)의 열 팽창을 일으켜 구동부(230)를 펴지게 할 수 있다. 이러한 구동부(230)의 움직임에 의해 셔터부(240)가 기판(210) 방향으로 위치 이동하게 되어 기판(210)을 덮게 된다. 이러한 위치 이동에 따라 셔터부(240)는 구동 상태가 된다.
이후, 구동부(230)에 인가되는 전류가 차단되면, 구동부(230)에 가해진 열이 사라지게 된다. 이때, 열 팽창되었던 상부층(251)과 하부층(253)은 초기상태(a)로 돌아가고자 하는 복원력을 가지게 된다. 이러한 복원력에 의해 결국 다시 원래의 초기상태(a)로 돌아가게 된다.
제1 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 잔류응력의 차이를 이용한 바이모르프 커프 빔(bimorph curved beam)을 이용하되, 열 팽창 정도의 차이를 기반으로 한 열 구동으로 동작한다. 이에 따라 낮은 구동 전압으로도 큰 변위를 가질 수 있으므로 높은 개구율을 얻을 수 있다. 즉, 열 구동을 통해 낮은 구동 전압으로도 큰 변위를 가질 수 있다.
제1실시예에 따른 디스플레이 장치가 선충전 전극부(220)를 포함하는 경우에는, 구동상태(b)에서 셔터부(240)가 선충전 전극부(220)를 덮게 된다. 이때, 셔터부(240)와 선충전 전극부(220)는 근접해 있거나 매우 작은 이격 거리를 두게 되며, 전기적으로 절연 상태를 이룬다.
이때에도, 구동부(230)에 인가되는 전류가 차단되면 열 팽창되었던 상부층(231)과 하부층(253)은 초기상태(a)로 돌아가고자 하는 복원력을 가지게 된다.
그러나, 상부층(231)과 하부층(233) 간의 복원력보다 선충전 전극부(220)와 셔터부(240) 간의 정전기력이 클 경우, 디스플레이 장치(200)는 구동상태(b)를 유지하게 된다.
한편, 디스플레이 장치(200)가 구동상태(b)에 있을 때, 신호 제어부(미도시)로부터 선충전 전극부(220)에 충전된 전하와 같은 극의 펄스 신호가 인가되면, 정전기력이 순간적으로 제거되며 구동부(230)의 복원력에 의해 초기상태(a)로 돌아갈 수 있게 된다.
이와 반대로, 구동상태(b)를 그대로 유지해야 하는 경우, 구동부(230)에 전류가 지속적으로 인가되는 것이 아니라, 신호 제어부(미도시)로부터 제2 라인(253)를 통해 셔터부(240)로 접지 신호(ground signal)가 인가된다. 이때, 선충전 전극부(220)에 전하가 충전되어 있어, 셔터부(240)와 선충전 전극부(220) 사이에는 정전기력이 발생하게 된다. 만일, 구동상태(b)를 유지하기 위해 구동부(230)에 전류를 지속적으로 인가해야 하므로, 그에 따른 매우 큰 전력이 소모될 수 있다.
따라서, 선충전 전극을 이용하여 추가적인 구조물이나 바이어스 전압의 인가 없이 쌍안정성을 유지할 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 제2 내지 제4 실시예에 따른 디스플레이 장치에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 제2 내지 제4 실시예의 디스플레이 장치의 구성과 동작 원리는 상술한 제1 실시예의 디스플레이 장치의 구성과 동작 원리를 기반으로 함을 명시한다.
[제2 실시예 ]
[구성]
도 5는 제2 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치(500)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치(500)는, 기판(510), 블랙 매트릭스부(520), 구동부(530), 셔터부(540R, 540G, 540B), 신호라인(미도시) 및 신호 제어부(미도시)를 포함한다.
기판(510)은 광학 디스플레이 장치를 구성하는 통상의 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(510)은 유리 기판 혹은 실리콘 기판일 수 있다.
블랙 매트릭스부(520)는 기판(510) 상에 배치될 수 있다.
구동부(530)는 기판(510) 상에 배치될 수 있다. 제2 실시예에 따른 구동부(530)의 구성 및 구동 원리는 제1 실시예의 구동부(230)의 구성 및 구동 원리와 동일하므로, 제2 실시예에 따른 구동부(530)에 대한 보다 구체적인 설명은 제1 실시예에 따른 구동부(230)에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
셔터부(540R, 540G, 540B)는 구동부(530)와 연결될 수 있다. 셔터부(540R, 540G, 540B)는 단위 구동부와 각각 연결된 복수의 단위 셔터(540R, 540G, 540B)로 구성될 수 있다. 단위 셔터들(540R, 540G, 540B) 상부에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)이 표시되도록 구성될 수 있다.
신호라인은 제1 라인을 포함한다. 신호라인은 구동부(530)에 전류가 인가되도록 구성된다. 제2 실시예에 따른 신호라인의 구성은 제1 실시예에 따른 신호라인의 구성과 동일하므로, 제2 실시예에 따른 신호라인에 대한 보다 상세한 설명은 제1 실시예에 따른 신호라인에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
신호 제어부(미도시)는 제1 라인을 통하여 구동부(530)에 전류를 인가할 수 있다. 제2 실시예에 따른 신호 제어부(미도시)의 구성은 제1 실시예에 따른 신호 제어부의 구성과 동일하므로, 제2 실시예에 따른 신호 제어부에 대한 상세한 설명은 제1 실시예에 따른 신호 제어부의 상세한 설명으로 대체한다.
비록 도면에 도시되지는 않았지만, 제2실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치(500)는 블랙 매트릭스부(520) 상에 배치되는 선충전 전극부를 더 포함할 수 있다. 또한, 복수 개의 단위 선충전 전극을 포함할 수 있으며, 단위 선충전 전극들은 블랙 매트릭스부(520) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 제2 실시예에 따른 선충전 전극부는 제1 실시예의 선충전 전극부(220)의 구성과 동일하므로, 제2 실시예에 따른 선충전 전극부에 대한 보다 구체적인 설명은 제1 실시예에 따른 선충전 전극부(220)에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
또한, 신호라인(250)은 셔터부(540R, 540G, 540B)에 접지 신호(ground signal)가 인가될 수 있도록 제2 라인을 더 포함할 수 있다. 신호 제어부는 제2 라인을 통하여 단위 셔터부(540R, 540G, 540B)에 접지 신호(ground signal)를 인가할 수 있다.
[동작]
먼저, 초기상태에서 셔터부(540R, 540G, 540B)는 오프 상태가 되므로, 온 상태에 있는 해당 픽셀은 블랙 매트릭스부(520)에 의해 검은 영역으로 표시된다.
다음, 구동상태에서 셔터부(540R, 540G, 540B)는 온 상태가 되므로, 온 상태에 있는 해당 픽셀은 해당 단위 셔터에서 표시된 색상을 띄게 된다. 즉, 해당 단위 셔터가 표시하는 색상이 반사되어 나타나게 된다. 이에 따라 제2 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치(500)는 단위 셔터별로 검은 영역과 RGB 영역을 표현할 수 있다.
[제3 실시예 ]
도 6은 제3 실시예에 따른 투과형 디스플레이 장치(600)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 투과형 디스플레이 장치(600)는, 투명기판(610), 컬러 필터부(620), 구동부(630), 셔터부(640), 블랙 매트릭스부(650), 신호라인(미도시), 백라이트부(660), 및 신호 제어부(미도시)를 포함한다.
투명기판(610)은 투명한 유리 기판을 이용할 수 있으며, 이에 한정하는 것이 아니라, 투과형 디스플레이 장치에 사용할 수 있는 투과성이 있는 기판이면 무방하다.
컬러 필터부(620)는 투명기판(610) 상에 배치될 수 있다. 컬러 필터부(620)는 복수의 단위 컬러 필터를 포함할 수 있으며, 단위 컬러 필터들은 투명기판(610) 상에서 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
구동부(630)는 투명기판(610) 상에 배치될 수 있다. 제3 실시예에 따른 구동부(630)의 구성 및 구동 원리는 제1 실시예의 구동부(230)의 구성 및 구동 원리와 동일하므로, 제3 실시예에 따른 구동부(630)에 대한 보다 구체적인 설명은 제1 실시예의 구동부(230)에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
셔터부(640)는 구동부(630)와 연결될 수 있다. 셔터부(640)는 단위 구동부와 각각 연결된 복수의 단위 셔터로 구성될 수 있다. 셔터부(640)의 상부에는 각각 블랙 코팅되어 블랙 매트릭스부(650)가 배치될 수 있다.
신호라인은 제1 라인을 포함한다. 신호라인은 구동부(630)에 전류가 인가되도록 구성된다. 제3 실시예에 따른 신호라인의 구성은 제1 실시예에 따른 신호라인의 구성과 동일하므로, 제3 실시예에 따른 신호라인에 대한 보다 상세한 설명은 제1 실시예에 따른 신호라인에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
신호 제어부(미도시)는 제1 라인을 통하여 구동부(600)에 전류를 인가할 수 있다. 제3 실시예에 따른 신호 제어부(미도시)의 구성은 제1 실시예에 따른 신호 제어부의 구성과 동일하므로, 제3 실시예에 따른 신호 제어부에 대한 상세한 설명은 제1 실시예에 따른 신호 제어부의 상세한 설명으로 대체한다.
백라이트부(660)는 투명기판(610)의 후면에 배치될 수 있다.
비록 도면에 도시되지는 않았지만, 제3실시예에 따른 투과형 디스플레이 장치(600)는 컬러 필터부(620) 상에 배치되는 선충전 전극부를 더 포함할 수 있다. 또한, 복수 개의 단위 선충전 전극을 포함할 수 있으며, 단위 선충전 전극들은 컬러 필터부(620) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 선충전 전극부는 투명전극일 수 있다. 예를 들어 선충전 전극은 ITO 전극일 수 있다. 제3 실시예에 따른 선충전 전극부는 제1 실시예의 선충전 전극부(220)의 구성과 동일하므로, 제3 실시예에 따른 선충전 전극부에 대한 보다 구체적인 설명은 제1 실시예의 선충전 전극부(220)의 상세한 설명으로 대체하도록 한다. 이때, 신호라인은 셔터부(640)에 접지 신호가 인가되도록 제2 라인을 더 포함한다. 신호 제어부는 제2 라인을 통하여 셔터부(640)에 접지 신호를 인가할 수 있다.
[동작]
먼저, 백라이트부(660)로부터 방출된 빛은 투명기판(610)과, 컬러 필터부(620)를 통과하고, 빛이 통과된 해당 픽셀은 해당 단위 컬러 필터에 표시된 색상을 띄게 된다.
이때, 셔터부(640)가 오프 상태가 되면, 해당 픽셀은 해당 단위 컬러 필터에 표시된 색상을 띄게 되며, 셔터부(640)가 온 상태가 되면, 셔터부(640)의 상부에 배치된 블랙 매트릭스(650)에 의해 해당 단위 픽셀은 빛을 차단하며 검은 색상을 띄게 된다.
[제4 실시예 ]
도 7은 제4 실시예에 따른 투명형 디스플레이 장치(700)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제4 실시예에 따른 투과형 디스플레이 장치(700)는, 투명기판(710), 구동부(720), 셔터부(730R, 730G, 730B), 신호라인 및 신호 제어부(미도시)를 포함한다.
투명기판(710)은 투명한 유리 기판을 이용할 수 있으며, 이에 한정하는 것이 아니라, 투과형 디스플레이 장치에 사용할 수 있는 투과성이 있는 기판이면 무방하다.
구동부(720)는 투명기판(710) 상에 배치될 수 있다. 제4 실시예에 따른 구동부(720)의 구성 및 구동 원리는 제1 실시예의 구동부(230)의 구성 및 구동 원리와 동일하므로, 제4 실시예에 따른 구동부(720)에 대한 보다 구체적인 설명은 제1 실시예의 구동부(230)에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
셔터부(730R, 730G, 730B)는 구동부(720)와 연결될 수 있다. 셔터부(730R, 730G, 730B)는 단위 구동부와 각각 연결된 복수의 단위 셔터로 구성될 수 있다. 셔터부(730R, 730G, 730B)의 상부에는 각각 적색, 녹색, 청색의 색상이 표시될 수 있다.
신호라인은 제1 라인을 포함한다. 신호라인은 구동부(720)에 전류가 인가되도록 구성된다. 제4 실시예에 따른 신호라인의 구성은 제1 실시예에 따른 신호라인의 구성과 동일하므로, 제4 실시예에 따른 신호라인에 대한 보다 상세한 설명은 제1 실시예에 따른 신호라인에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
신호 제어부(미도시)는 제1 라인을 통하여 구동부(720)에 전류를 인가할 수 있다. 제4 실시예에 따른 신호 제어부(미도시)의 구성은 제1 실시예에 따른 신호 제어부의 구성과 동일하므로, 제4 실시예에 따른 신호 제어부에 대한 상세한 설명은 제1 실시예에 따른 신호 제어부의 상세한 설명으로 대체한다.
비록 도면에 도시되지는 않았지만, 제4실시예에 따른 투명형 디스플레이 장치(700)는 투명기판(710) 상에 배치되는 선충전 전극부를 더 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 단위 선충전 전극을 포함할 수 있으며, 단위 선충전 전극들은 투명기판(710) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 선충전 전극부는 투명전극일 수 있다. 예를 들어 선충전 전극은 ITO 전극일 수 있다. 제4 실시예에 따른 선충전 전극부는 제1 실시예의 선충전 전극부(220)의 구성과 동일하므로, 제4 실시예에 따른 선충전 전극부에 대한 보다 구체적인 설명은 제1 실시예의 선충전 전극부(220)의 상세한 설명으로 대체하도록 한다. 이때, 신호라인은 셔터부(730R, 730G, 730B)에 접지 신호가 인가되도록 제2라인을 더 포함한다. 신호 제어부는 제2 라인을 통하여 셔터부(730R, 730G, 730B)에 접지 신호를 인가할 수 있다.
[동작]
먼저, 셔터부(730R, 730G, 730B)가 오프 상태일 경우, 선충전 전극부 또는 투명기판(710)은 투명하므로 투명기판(710) 뒤의 이미지가 보이게 된다.
다음, 셔터부(730R, 730G, 730B)가 온 상태일 경우, 해당 픽셀의 단위 셔터의 색상이 표시된다.
이에 따라, 제4 실시예에 따른 투명형 디스플레이 장치(700)는 RGB의 색상을 표시하게 된다.
제2 내지 제4 실시예에 따른 디스플레이 장치들은 반사형, 투과형 및 투명형의 광학 디스플레이 장치로서, 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성 및 동작 원리를 기반으로 한다. 따라서, 제2 내지 제4 실시예에 따른 디스플레이 장치들은 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성 및 동작 원리를 컬러 필터와 블랙 매트릭스의 배치 변경만으로 구현될 수 있으므로, 다양한 모드로의 변경이 용이하다.
본 발명의 제1 내지 제4 실시예에서 컬러는 레지스트(resist), 잉크(ink), 에탈론(etalon) 등의 방법에 의해 구현될 수 있다.
또한, 선충전 전극을 이용함으로써 쌍안정성을 갖는 디스플레이 장치가 구현될 수 있으며, 이에 따라 두 가지 상태를 유지하기 위해 공급되어야 할 전력을 줄일 수 있으며, 전원이 차단된 상태에서라도 원하는 상태를 유지할 수 있다.
또한, 셔터부와 구동부를 분리하여 구동부에서 충분한 각 변위를 확보함으로써, 높은 개구율을 갖는다. 이에 따른 높은 광효율을 갖게 된다.
또한, 셔터의 구동을 열 구동을 이용함으로, 다른 셔터 차폐 방식과 달리 매우 낮은 전압에서 구동할 수 있다. 이에 따라 디스플레이 장치를 구동하기 위한 공동 회로의 설계가 간편해 질 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
40: 셔터 플레이트
41, 42: 액티브 전극
43: 기둥
200:디스플레이 장치
210, 510, 610, 710: 기판
220: 선충전 전극부
230, 530, 630: 구동부
231, 233: 구동부의 상부층 및 하부층
240, 540, 640:셔터부
250: 신호라인
251, 252: 제1 및 제2 신호라인
500: 반사형 디스플레이 장치
520: 블랙 매트릭스부
600: 투과형 디스플레이 장치
620: 컬러 필터부
650: 블랙 매트릭스부
700: 투명형 디스플레이 장치
720: 구동부
730: 셔터부

Claims (30)

  1. 삭제
  2. 광학 디스플레이 장치로서,
    기판;
    상기 기판상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 변위를 갖는 구동부;
    상기 구동부와 연결되고, 상기 구동부의 변위에 의해 상기 기판을 덮도록 위치 이동하는 셔터부;
    상기 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인; 및
    상기 기판상에 배치되고, 전하가 선충전된 선충전 전극부를 포함하며,
    상기 셔터부는 상기 구동부의 변위에 의해 상기 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 광학 디스플레이 장치로서,
    기판;
    상기 기판상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 변위를 갖는 구동부;
    상기 구동부와 연결되고, 상기 구동부의 변위에 의해 상기 기판을 덮도록 위치 이동하는 셔터부;
    상기 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인; 및
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하는, 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하고,
    상기 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 상기 제2 라인을 통해 상기 셔터부로 접지 신호를 인가하는, 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 구동부는,
    압축응력을 갖는 상부층; 및
    인장응력을 갖는 하부층을 포함하고,
    상기 상부층의 열 팽창 계수가 상기 하부층의 열 팽창 계수보다 큰, 디스플레이 장치.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 상부층은 Au를 포함하고,
    상기 하부층은 SiO2를 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 반사형 광학 디스플레이 장치로서,
    기판;
    상기 기판 에 배치된 블랙 매트릭스부;
    상기 기판상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 변위를 갖는 구동부;
    상기 구동부와 연결되고, 상기 구동부의 변위에 의해 상기 블랙 매트릭스부를 덮도록 위치 이동하고, RGB 색상이 표시된 셔터부; 및
    상기 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인을 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스부 상에 배치되고, 전하가 선충전된 선충전 전극부를 더 포함하며,
    상기 셔터부는 상기 구동부의 변위에 의해 상기 블랙 매트릭스부 및 상기 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하는, 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하고,
    상기 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 상기 제2 라인을 통해 상기 셔터부로 접지 신호를 인가하는, 디스플레이 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 구동부는,
    압축응력을 갖는 상부층; 및
    인장응력을 갖는 하부층을 포함하고,
    상기 상부층의 열 팽창 계수가 상기 하부층의 열 팽창 계수보다 큰, 디스플레이 장치.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제11항에 있어서,
    상기 상부층은 Au를 포함하고,
    상기 하부층은 SiO2를 포함하는, 디스플레이 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 셔터부는,
    적색, 녹색, 청색이 각각 표시된 복수의 단위 셔터를 포함하는, 디스플레이 장치.
  14. 투과형 광학 디스플레이 장치로서,
    투명기판;
    상기 투명기판상에 배치되고, RGB 색상이 표시된 컬러 필터부;
    상기 투명기판상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 변위를 갖는 구동부;
    상기 구동부와 연결되고, 상기 구동부의 변위에 의해 상기 컬러 필터부를 덮도록 위치 이동하는 셔터부;
    상기 셔터부 상에 배치된 블랙 매트릭스부;
    상기 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인; 및
    상기 투명기판 하부에 배치된 백라이트부을 포함하는 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컬러 필터부 상에 배치되고, 전하가 선충전된 선충전 전극부를 더 포함하며,
    상기 셔터부는 상기 구동부의 변위에 의해 상기 컬러 필터부 및 상기 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하는, 디스플레이 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하고,
    상기 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 상기 제2 라인을 통해 상기 셔터부로 접지 신호를 인가하는, 디스플레이 장치.
  18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제15항에 있어서,
    상기 선충전 전극부는 투명전극인, 디스플레이 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 구동부는,
    압축응력을 갖는 상부층; 및
    인장응력을 갖는 하부층을 포함하고,
    상기 상부층의 열 팽창 계수가 상기 하부층의 열 팽창 계수보다 큰, 디스플레이 장치.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제19항에 있어서,
    상기 상부층은 Au를 포함하고,
    상기 하부층은 SiO2를 포함하는, 디스플레이 장치.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 셔터부는,
    적색, 녹색, 청색이 각각 표시된 복수의 단위 셔터를 포함하는, 디스플레이 장치.
  22. 투명형 광학 디스플레이 장치로서,
    투명기판;
    상기 투명기판상에 배치되고, 상부 방향으로 휘어진 초기 상태를 가지며, 열 팽창에 의해 펴지는 방향으로 변위를 갖는 구동부;
    상기 구동부와 연결되고, 상기 구동부의 변위에 의해 상기 투명기판을 덮도록 위치 이동하고, RGB 색상이 표시된 셔터부; 및
    상기 구동부에 전류를 인가하기 위한 신호라인을 포함하는 디스플레이 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 투명기판상에 배치되고, 전하가 선충전된 선충전 전극부를 더 포함하며,
    상기 셔터부는 상기 구동부의 변위에 의해 상기 선충전 전극부를 덮도록 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하는, 디스플레이 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 신호라인과 연결된 신호 제어부를 더 포함하고,
    상기 신호라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 셔터부가 위치 이동하여 턴온되도록 상기 제1 라인을 통해 상기 구동부로 전류를 인가하고,
    상기 셔텨부의 온 상태를 유지하기 위해 상기 제2 라인을 통해 상기 셔터부로 접지 신호를 인가하는, 디스플레이 장치.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제23항에 있어서,
    상기 선충전 전극부는 투명전극인, 디스플레이 장치.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 구동부는,
    압축응력을 갖는 상부층; 및
    인장응력을 갖는 하부층을 포함하고,
    상기 상부층의 열 팽창 계수가 상기 하부층의 열 팽창 계수보다 큰, 디스플레이 장치.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제27항에 있어서,
    상기 상부층은 Au를 포함하고,
    상기 하부층은 SiO2를 포함하는, 디스플레이 장치.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 셔터부는,
    적색, 녹색, 청색이 각각 표시된 복수의 단위 셔터를 포함하는, 디스플레이 장치.
  30. 제7항, 제14항 또는 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 색상은 레지스트, 잉크 또는 에탈론에 의해 구현되는, 디스플레이 장치.
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